[發明專利]一種虛擬現實頭戴顯示設備的移動延遲測量方法

有效

• 申請號: 201811636718.4
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109696191B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 翁冬冬;荀航;胡翔
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;南昌虛擬現實檢測技術有限公司;南昌新世紀會展中心有限公司
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26;G01B11/26
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微;仇蕾安

本發明公開了一種虛擬現實頭戴顯示設備的移動延遲測量方法，采用導軌帶動HMD運動，在導軌一側設有光編碼板，HMD運動過程中根據外設的光敏傳感器感知光編碼板上的黑白條紋并解算黑白條紋轉換時刻的自身位置；HMD再次運動時，在黑白條紋轉換的時刻給HMD輸入對應的黑白圖像，并用另一個光敏傳感器感知黑白圖像；根據兩個光敏傳感器感知黑白圖像時輸出的方波曲線，即可獲得HMD的延遲時間；該方法使得HMD中的黑白圖樣與HMD的光編碼圖樣能夠進行虛實配準，不再有早期方法中手動對齊波形帶來的誤差；通過往返多次測量以及線性擬合的方式，極大的增加了測試數據樣本，使得數據的期望更接近于真實的延遲時間。

技術領域

本發明屬于虛擬現實設備技術領域，具體涉及一種虛擬現實頭戴顯示設備的移動延遲測量方法。

背景技術

頭戴顯示設備(HMD)的延遲時間與用戶的使用體驗息息相關，如果時間稍大則可能會引發使用者產生“暈動癥”癥狀。文獻“Luca M D.New Method to Measure End-to-EndDelay of Virtual Reality[M].MIT Press,2010.”提出了一個延遲測量的簡易方案，如圖1(a)所示，在HMD外殼與視窗上各固定一個光敏傳感器，在顯示屏與HMD中都顯示出一個灰度漸變的測試圖，然后將外殼上的光敏傳感器緊貼顯示屏，令HMD緊貼顯示屏并沿著灰度變化方向往復運動，記錄下兩個傳感器返回的波形(圖1(b))。通過計算兩個波形之間的相位差，得到該HMD的延遲時間。該方法的缺陷是，需要手動移動，移動過程中的抖動等會給后邊的信號處理引入許多噪聲；使用手動對齊頻域波形的方法解決虛擬空間中圖樣與顯示屏中圖樣不同步引入的誤差，依靠肉眼判斷，對于延遲時間這種微小的時間，這種方法有時不僅不能消除誤差，反而會引入新的誤差；該測試方法對于頭盔有遮擋，HMD需要其能在如此多遮蔽的情況下計算自身的位置數據，這對許多HMD的跟蹤方案是不友好的；所得到的數據有較大的方差，其不穩定性決定其不能夠被用來制作測量儀器。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種虛擬現實頭戴顯示設備的移動延遲測量方法，可以通過簡單的設備準確測量VR頭盔的移動延遲。

一種虛擬現實頭戴顯示設備的移動延遲測量方法，使用的測量裝置包括第一光敏傳感器(1)、頭戴顯示設備(2)、載物臺(3)、數控導軌(4)、導軌控制器(5)、光編碼板(6)以及第二光敏傳感器(7)；數控導軌(4)的一側放置光編碼板(6)，光編碼板(6)上設置有編碼圖形，編碼圖形為間隔排列的黑白條紋；數控導軌(4)的載物臺(3)在導軌控制器(5)的控制下可沿軌道直線運動，第一光敏傳感器(1)和頭戴顯示設備(2)固定在載物臺(3)上，其中，第一光敏傳感器(1)在跟隨載物臺(3)運動過程可感知光編碼板(6)上的黑白條紋；第二光敏傳感器(7)固定在頭戴顯示設備(2)的顯示窗口上；

所述移動延遲測量方法具體步驟如下：

步驟1、先控制載物臺(3)從初始位置沿數控導軌(4)勻速運動，頭戴顯示設備(2)實時計算自身位置；

步驟2、在載物臺(3)運動過程中，第一光敏傳感器(1)感知光編碼板(6)上的黑白條紋，在感知到黑條紋轉變到白條紋，以及白條紋轉變到黑條紋的轉換時刻，頭戴顯示設備(2)計算出在各個轉換時刻的自身位置，并記錄下來；其中，自身位置包括兩種：黑條紋轉變到白條紋的位置定義為黑到白位置，白條紋轉變到黑條紋的位置定義為白到黑位置；

步驟3、完成運動后，得到一組頭戴顯示設備(2)的位置數據集；

步驟4、控制載物臺(3)再次從初始位置開始勻速移動，運動過程中頭戴顯示設備(2)實時計算自身位置，同時記錄第一光敏傳感器(1)與第二光敏傳感器(7)返回的數據；